AT90CAN32/64/128：高性能8位微控制器的技術剖析

在嵌入式控制應用領域，一款合適的微控制器往往能起到事半功倍的效果。今天，我們就來深入探討一下Atmel公司推出的AT90CAN32、AT90CAN64和AT90CAN128這三款8位微控制器。

文件下載：AT90CAN128-16AJ.pdf

整體概述

這三款微控制器硬件和軟件相互兼容，主要區別在于內存大小。它們基于AVR增強型RISC架構，具有低功耗的CMOS特性。通過在單個時鐘周期內執行強大的指令，能夠實現接近每MHz 1 MIPS的吞吐量，這使得系統設計師可以在功耗和處理速度之間進行優化。

關鍵特性

高性能、低功耗的AVR架構

• 指令系統：具備133條強大的指令，大多數指令可在單個時鐘周期內執行。32個8位通用工作寄存器和外設控制寄存器，配合完全靜態的操作模式，為高效運算提供了有力支撐。
• 處理能力：在16 MHz的時鐘頻率下，最高可實現16 MIPS的吞吐量，片上還集成了2周期乘法器，進一步提升了運算能力。

非易失性程序和數據存儲器

• Flash存儲器：提供32K/64K/128K字節的系統內可重編程Flash，具備10,000次的寫入/擦除周期耐久性。還設有可選的引導代碼區，有獨立的鎖定位，引導大小可選擇1K字節、2K字節、4K字節或8K字節。支持通過片上引導程序進行系統內編程，如CAN、UART等接口，且具備真正的邊讀邊寫操作能力。
• EEPROM和SRAM：分別有1K/2K/4K字節的EEPROM（耐久性為100,000次寫入/擦除周期）和2K/4K/4K字節的內部SRAM，同時還提供高達64K字節的可選外部存儲空間。此外，還有編程鎖保障軟件安全。

JTAG接口

該接口符合IEEE std. 1149.1標準，具備邊界掃描功能，可用于對Flash（硬件ISP）、EEPROM、鎖定和熔絲位進行編程，同時還提供廣泛的片上調試支持。

CAN控制器

通過ISO 16845認證，具備CAN 2.0A和2.0B協議。擁有15個完整的消息對象，每個對象都有獨立的標識符標簽和掩碼，支持發送、接收、自動回復和幀緩沖接收模式。在8 MHz的時鐘頻率下，最大傳輸速率可達1Mbits/s，還具備時間戳、TTC和監聽模式（監聽或自動波特率）。

豐富的外設功能

• 定時器/計數器：包括多個不同類型的定時器/計數器，如8位同步定時器/計數器-0、8位異步定時器/計數器-2以及雙16位同步定時器/計數器-1和3，具備多種功能，如預分頻、外部事件計數、輸出比較或PWM輸出等。
• ADC：8通道、10位SAR ADC，有8個單端通道、7個差分通道以及2個可編程增益為1x、10x或200x的差分通道。
• 其他外設：片上模擬比較器、面向字節的兩線串行接口、雙可編程串行USART、主/從SPI串行接口等。

特殊特性

• 電源管理：具備上電復位和可編程的欠壓檢測功能，內部校準的RC振蕩器保證了穩定的時鐘源。
• 中斷和睡眠模式：擁有8個外部中斷源，支持5種睡眠模式，包括空閑模式、ADC降噪模式、省電模式、掉電模式和待機模式，可根據不同的應用場景靈活選擇，以降低功耗。
• 時鐘和I/O：軟件可選擇時鐘頻率，全局上拉禁用功能增加了設計的靈活性。提供53個可編程I/O線，封裝形式有64引腳的TQFP和64引腳的QFN。

工作條件

工作電壓范圍為2.7 - 5.5V，工作溫度適用于工業級環境（-40°C至 +85°C），最大頻率在2.7V時為8 MHz，在4.5V時為16 MHz。

產品對比

從這些數據可以看出，不同型號在存儲容量上有所差異，工程師可以根據實際項目需求（如代碼大小、數據存儲量等）來選擇合適的型號。

引腳配置與描述

引腳配置

提供了TQFP和QFN兩種64引腳的封裝形式，并詳細給出了每個引腳的具體排列和功能。例如，TQFP封裝中各引腳的位置和復用功能，以及QFN封裝中引腳的分布和中心焊盤的連接要求等。

引腳描述

對各個引腳的功能進行了詳細說明，如VCC為數字電源電壓，GND為接地，不同的端口（Port A - Port G）具有雙向I/O功能，部分引腳還具備特殊功能，如作為模擬輸入、JTAG接口引腳等。RESET引腳用于復位，XTAL1和XTAL2用于連接振蕩器等。

寄存器總結

文檔中列出了大量的寄存器信息，包括寄存器的地址、名稱、各位的功能以及對應的參考頁碼。這些寄存器涵蓋了CAN控制器、定時器/計數器、USART、SPI等各個功能模塊，工程師在進行編程時需要根據具體需求對這些寄存器進行配置和操作。

訂購與封裝信息

訂購信息

提供了不同型號的訂購代碼、速度、電源供應、封裝、操作范圍和產品標記等信息。例如，AT90CAN32 - 16AI的速度為16 MHz，電源供應范圍是2.7 - 5.5V，封裝為A2 64，適用于工業級溫度范圍（-40°C至 +85°C）。

封裝信息

詳細介紹了A2 64（64引腳薄型塑料鷗翼式四方扁平封裝）、Z64 - 1（64引腳QFN，外露裸片連接焊盤）和Z64 - 2（64引腳QFN，外露裸片連接焊盤）三種封裝的尺寸和相關參數，同時給出了TQFP64和QFN64封裝的詳細圖紙和尺寸公差等信息。

總結

AT90CAN32/64/128微控制器憑借其高性能、低功耗、豐富的外設和存儲資源，為嵌入式控制應用提供了一個高度靈活且經濟高效的解決方案。無論是在工業自動化、智能家居還是其他領域，都能找到它們的用武之地。工程師在設計過程中，需要根據具體的項目需求，合理選擇型號、配置引腳和寄存器，以充分發揮這些微控制器的優勢。大家在實際應用中是否遇到過類似微控制器的選型和使用問題呢？歡迎在評論區分享交流。